羅茨風(fēng)機(jī)變頻怎么計(jì)算節(jié)電量：力久高效永磁變頻電機(jī)在羅茨風(fēng)機(jī)行業(yè)取得良好節(jié)能效果

　　原標(biāo)題：力久高效永磁變頻電機(jī)在羅茨風(fēng)機(jī)行業(yè)取得良好節(jié)能效果

　　羅茨風(fēng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，應(yīng)用領(lǐng)域可謂相當(dāng)廣泛，在如此廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域里，節(jié)省用電量，為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本在當(dāng)前是大勢所趨，在這個(gè)大趨勢下TYP高效永磁變頻電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

　　TYP高效永磁變頻電機(jī)是經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的與同步變頻器配套使用的變頻無級(jí)調(diào)速電機(jī)，可在變頻電源下工作，電機(jī)轉(zhuǎn)子上鑲有高強(qiáng)度的磁鋼，采用稀土永磁特殊材料制成，磁強(qiáng)度大，起動(dòng)及運(yùn)行的過載轉(zhuǎn)矩大、電流小、工作頻率范圍寬。TYP高效永磁變頻電動(dòng)機(jī)適用于無級(jí)調(diào)速的場合，具有較高的轉(zhuǎn)速范圍和較好的調(diào)速控制性能，可替代YX3、YVP、YCT等系列三相異步電動(dòng)機(jī)，節(jié)能有著不可忽視的表現(xiàn)，與普通三相異步變頻電機(jī)相比節(jié)能可達(dá)15%左右。

　　山東力久電機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的TYP高效永磁同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于在羅茨行業(yè)取得了顯著的節(jié)能效果。我們以原配套電機(jī)為Y280M-4-90KW普通三相異步變頻電機(jī)更換為90kW永磁變頻同步電機(jī)為例，現(xiàn)場采用永磁專用變頻器控制，設(shè)備接電度表同時(shí)段進(jìn)行測試，測試結(jié)果：

　　Y280M-4-90kW普通三相異步電動(dòng)機(jī)每小時(shí)平均用電量為72kWh

　　TYP280M-90kW 1500轉(zhuǎn)高效永磁變頻同步電機(jī)用電量為60.6kWh

　　由此計(jì)算每小時(shí)平均節(jié)電11.4度,平均節(jié)電率為11.4/72=15.83%

　　以計(jì)算節(jié)電量，節(jié)電量相當(dāng)可觀。

　　作為TYP永磁變頻電機(jī)的研發(fā)生產(chǎn)廠家，力久電機(jī)的新產(chǎn)品開發(fā)致力于“以市場需求為目標(biāo)，以科技領(lǐng)先為方向”，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。以客戶需求為導(dǎo)向，不斷開拓進(jìn)取，用最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)回饋廣大用戶的信任。

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羅茨風(fēng)機(jī)變頻怎么計(jì)算節(jié)電量：羅茨風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能效益分析

　　原標(biāo)題：羅茨風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)能效益分析

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場好評(píng)和認(rèn)可。

　　泵與羅茨風(fēng)機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能和動(dòng)能的通用流體機(jī)械，在石化、冶金、電廠中使用非常普遍，例如，在熱電廠中，泵與羅茨風(fēng)機(jī)所消耗的電能幾乎占到廠用電的70～80%。提高泵與羅茨風(fēng)機(jī)的效率，合理進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，是企業(yè)節(jié)能減排的重要途徑。

　　變速調(diào)節(jié)技術(shù)是泵類和羅茨風(fēng)機(jī)普遍采用的一項(xiàng)重要的節(jié)能措施，變頻節(jié)能改造節(jié)能效益和節(jié)能量的計(jì)算是關(guān)系到項(xiàng)目是否具備改造可行性的關(guān)鍵因素。目前，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果的分析，多直接運(yùn)用相似定律，與實(shí)測節(jié)能效果存在很大誤差。

　　本文擬分析相似定律的適用范圍，探討切合實(shí)際的節(jié)能量計(jì)算方法，最后通過相關(guān)改造項(xiàng)目檢驗(yàn)其準(zhǔn)確性。

　　2 泵與羅茨風(fēng)機(jī)的相似定律

　　根據(jù)流體力學(xué)原理，對(duì)同一臺(tái)泵與羅茨風(fēng)機(jī)，相似工況之間的性能參數(shù)關(guān)系為：

　　（1）

　　式中Q為流量;n為轉(zhuǎn)速;H對(duì)于泵為揚(yáng)程，對(duì)于羅茨風(fēng)機(jī)為壓頭;N為功率。

　　如圖1，A1點(diǎn)的流量和揚(yáng)程己知為QA1和HA1，任一與A1點(diǎn)相似的工況點(diǎn)參數(shù)為Q和H，則：

　?。?）

　　顯然這是一條過原點(diǎn)的拋物線，稱為相似曲線，與A1相似的工況全在這條線上。

　　相似定律的前提是調(diào)節(jié)前后工況必須相似，但泵運(yùn)行時(shí)，大多存在靜揚(yáng)程或背壓。此時(shí)，兩種轉(zhuǎn)速下的工況點(diǎn)不直接滿足相似定律。如圖1所示，管路特性曲線為h=hp+SQ2，原工況為A1，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n1。轉(zhuǎn)速改變?yōu)閚2之后，泵與羅茨風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)為E2，而轉(zhuǎn)速為n2時(shí)，與A1所對(duì)應(yīng)的相似工況為A2，顯然A2≠ E2。

　　該負(fù)荷下的節(jié)能率通過計(jì)算可表示為：

　?。?）

　　該方法在計(jì)算節(jié)能量時(shí)要知道泵與羅茨風(fēng)機(jī)的性能曲線、管路特性曲線，但這些數(shù)據(jù)在現(xiàn)場很難得到，因此，在實(shí)際改造項(xiàng)目中難以采用。

　　4 基于額定流量和額定功率的計(jì)算法

　　對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)、水泵原采用閥門、擋板進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，后采用變頻調(diào)節(jié)，《泵與羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)》給出了一個(gè)節(jié)能量計(jì)算公式：

　　（4）

　　式中：PL、Q為水泵、羅茨風(fēng)機(jī)采用擋板調(diào)節(jié)流量時(shí)的電機(jī)輸入功率和流量;Pe為水泵、羅茨風(fēng)機(jī)額定功率，kW;Qe為水泵、羅茨風(fēng)機(jī)額定流量，m3/s。

　　當(dāng)流量的調(diào)節(jié)范圍在（0.5-1）Qe時(shí)，電機(jī)變頻調(diào)節(jié)相比節(jié)流調(diào)節(jié)的節(jié)電率k為：

　?。?）

　　式中ηb為調(diào)速機(jī)構(gòu)效率。

　　將式（4）帶入式（5），即可得到基于電機(jī)功率PL、Pe的變頻調(diào)速相對(duì)于節(jié)流調(diào)節(jié)的節(jié)電率計(jì)算公式：

　?。?）

　　5 實(shí)例計(jì)算

　　某熱電公司一次羅茨鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)為：額定風(fēng)量m?/h，電機(jī)額定功率2400kW，風(fēng)門開度30～40%。

　　5.1 節(jié)電量計(jì)算

　　風(fēng)門開度為30%，羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流為107A，電機(jī)的功率為：

　　PL=1.732×10000×107×0.88=1630.85 kW;

　　羅茨風(fēng)機(jī)的額定功率與電機(jī)的額定功率差別較大，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)電機(jī)一般會(huì)根據(jù)軸功率考慮1.05～1.30的安全系數(shù)確定，所以用電機(jī)的額定功率除以安全系數(shù)作為風(fēng)門全開時(shí)的軸功率，這里取安全系數(shù)為1.25，則：Pe=2400/1.25=1920 kW

　　將PL和Pe帶入式（3-13），節(jié)電率為： k=27.14%。

　　節(jié)電量： ΔP=PL×k=1630.85 ×27.14%=442.61 kW

　　羅茨風(fēng)機(jī)在不同風(fēng)門開度下的節(jié)電情況統(tǒng)計(jì)如表1。

　　5.2 節(jié)電量計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證

　　表2和表3分別為工頻和變頻的實(shí)際抄表數(shù)值及平均每小時(shí)耗電量。

　　變頻后實(shí)際節(jié)電率=（1494-1162）/1494=22.22%

　　由實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算一次羅茨風(fēng)機(jī)變頻后的節(jié)電率為22.22%，與理論節(jié)能量計(jì)算結(jié)果（23.14%）大致相符，證明所提出的節(jié)能量計(jì)算方法是適用的。

　　6 總結(jié)

　　本文研究了泵與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相似定律的適用性，提出了適用于實(shí)際項(xiàng)目節(jié)能評(píng)價(jià)的計(jì)算方法，并對(duì)項(xiàng)目實(shí)施后的節(jié)能情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，初步驗(yàn)證了計(jì)算方法的可靠性，還需在后續(xù)類似項(xiàng)目中進(jìn)一步驗(yàn)證。

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羅茨風(fēng)機(jī)變頻怎么計(jì)算節(jié)電量：羅茨風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行方式

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場好評(píng)和認(rèn)可。

　　在絕大多數(shù)情況下，羅茨風(fēng)機(jī)都工作在偏離風(fēng)量最大需求的狀態(tài)下，即羅茨風(fēng)機(jī)按不變的設(shè)計(jì)指標(biāo)投入運(yùn)行，造成風(fēng)量過大，從根本上講，羅茨風(fēng)機(jī)的定速運(yùn)行與實(shí)際風(fēng)量需求的不斷改變的情況不相適應(yīng)。通過對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)采取變頻調(diào)速，當(dāng)實(shí)際需求風(fēng)量較小時(shí)，通過調(diào)低轉(zhuǎn)速，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率可大幅度地成3次方規(guī)律降低，折入軸功率也減少，從而使運(yùn)行電耗大幅度地降低。與采用擋板成閘門調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法相比，變頻調(diào)速可高效率地實(shí)現(xiàn)需用功率與實(shí)際供給功率的最佳匹配。

　　1.變頻調(diào)速運(yùn)行方式

　　1.1三速選擇運(yùn)行

　　電機(jī)可以預(yù)先給定的3種速度運(yùn)行。風(fēng)扇、鼓羅茨風(fēng)機(jī)在不同的季節(jié)、不同的時(shí)段由于用風(fēng)量需要不同而進(jìn)行風(fēng)量切換，振動(dòng)篩篩分不同材質(zhì)的顆粒時(shí)．以預(yù)先給的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)用逆變器的電機(jī)三速選擇運(yùn)轉(zhuǎn)回路，使用SA—OT2選用件構(gòu)成的電路。

　　高、中、低的速度指令由外部輸入后，則選定頻率給定信號(hào)給逆變器輸入指令，以結(jié)定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。A型逆變器設(shè)有三速選擇信號(hào)用端子，對(duì)于此場合是方便的，所以術(shù)需要選用件。頻率給定可有3擋速度，高、中、低速，各自使用電位器可以調(diào)節(jié)。

　　值得注意的是要有聯(lián)鎖回路，防止有2個(gè)外部速度給定信號(hào)同時(shí)輸入。選用件與逆變器間的頻率給定信號(hào)由于電壓低．電流弱，原則上不能有接點(diǎn)加入。加入接點(diǎn)時(shí)，為防止接觸不良應(yīng)當(dāng)用2個(gè)靈敏繼電器接點(diǎn)并聯(lián)使用，提高工作可靠程度。

　　1.2自動(dòng)運(yùn)行

　　在電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中自動(dòng)控制流量、壓力、溫度的變化，使之為一定值，這種情況叫自動(dòng)運(yùn)行。采取自動(dòng)運(yùn)行模式，首先檢出作為羅茨風(fēng)機(jī)、水泵輸出的流量、壓力、溫度的變化，用PID（比例積分、微分控制）調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)速度，使用FR-FA選用件構(gòu)成電機(jī)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)回路圖。將流量、壓力、速度檢出器的輸出輸入給PID調(diào)節(jié)器，給出速度指令使電機(jī)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，以保持檢出值為給定值。選用件FR-FA是將PID調(diào)節(jié)器的電流輸出變換為電壓輸出的一種I／U變換器。對(duì)于僅使用自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可將逆變器本身的頻率給定信號(hào)切換開關(guān)選擇在20mA處，不需要前置放大器（僅對(duì)A型）。

　　1.3并聯(lián)運(yùn)行

　　采用一臺(tái)逆變器同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)并聯(lián)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，叫并聯(lián)運(yùn)行。這種并聯(lián)運(yùn)行方式主要用于換氣扇等小容量羅茨風(fēng)機(jī)的統(tǒng)一速度控制。而且這種運(yùn)行方式，不能使用逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)，所以每臺(tái)電機(jī)外加熱繼電器。逆變器在運(yùn)行中如果將停止的電機(jī)直接投入，有時(shí)因啟動(dòng)電流保護(hù)裝置動(dòng)作，使逆變器停止工作。

　　1.4并聯(lián)運(yùn)行

　　采用一臺(tái)頻率給定器向多臺(tái)逆變器發(fā)出速度指令，使電機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，稱為并聯(lián)運(yùn)行。這種運(yùn)行方式用途及注意事項(xiàng)：這種運(yùn)行方式主要用于中容量的泵類、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、皮帶輸送機(jī)等控制為防止干擾產(chǎn)生誤動(dòng)作，頻率給定器的接線要使用屏蔽線。

　　1.5比例運(yùn)行

　　通過給定多臺(tái)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度比例來控制調(diào)節(jié)多臺(tái)電機(jī)速度的運(yùn)行方式叫比例運(yùn)行。如3臺(tái)皮帶輸送機(jī)按某比例供給3種原料，混合比由各比例給定單元給定，然后只轉(zhuǎn)動(dòng)主速給定器就可以改變?nèi)w的速度。田中示出了比例結(jié)定，電源接通，啟動(dòng)開關(guān)接通后，即使主速給定器的刻度指示為零，M3輸送機(jī)也工作運(yùn)轉(zhuǎn)，再轉(zhuǎn)動(dòng)主速給定器的旋鈕，則M2、M1順次開始旋轉(zhuǎn)。在中途M1、M2的轉(zhuǎn)速也變?yōu)橄嗤?，然后M3、M1順次升到額定轉(zhuǎn)速，但M2到最后也達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速。該運(yùn)行方式由于頻率給定信號(hào)電壓低、電流弱，需接入觸點(diǎn)時(shí)要用微電流開關(guān)用繼電器的2個(gè)觸點(diǎn)并聯(lián)；信號(hào)線的接線要遠(yuǎn)離動(dòng)力線，并采用絞合屏蔽線。

　　2.變頻器的選取

　　對(duì)于羅茨風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的變頻調(diào)速設(shè)計(jì)，選取變頻器時(shí)應(yīng)首先必須充分認(rèn)識(shí)到使用變頻調(diào)速的目的是什么；變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用在什么場合及負(fù)載特性的具體情況，并從容量、輸出電壓、輸出頻率、保護(hù)構(gòu)造、U/f（電壓／頻率）模式、電網(wǎng)一逆變器的切換、瞬停再啟動(dòng)等諸方面進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而選擇滿足要求的機(jī)種、機(jī)型。

　　通常變頻器主要技術(shù)指標(biāo)以適用電機(jī)功率(kw)、輸出容量(kvA)、額定輸出電流(A)表示：其中，額定輸出電流為變頻器可以連續(xù)輸出的最大交流電流有效值，不管用于何種用途．都不允許電流連續(xù)流過值超過此值。輸出容量指：三相情況下的額定輸出電壓與額定輸出電流決定的三相視在功率。適用電機(jī)功率是以2、4極標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)為對(duì)象，表示在輸出額定電流以內(nèi)可以傳動(dòng)的電機(jī)功率，鼠籠式電動(dòng)機(jī)是2極電機(jī)即一對(duì)極電機(jī)，變頻調(diào)速系統(tǒng)能很經(jīng)濟(jì)地與鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成控制調(diào)速配合使用。常常將變頻器功率選得比實(shí)際配用電機(jī)功率更大一些。

　　變頻器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)的速度控制，其最主要的特點(diǎn)是具有高效率的驅(qū)動(dòng)性能及良好的控制特性。在羅茨風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等流體機(jī)械上應(yīng)用變頻器可以節(jié)約大量電能。除此之外，如果將恒速交流電力拖功系統(tǒng)改造為轉(zhuǎn)速可調(diào)的交流調(diào)速系統(tǒng)，可以取得明顯的節(jié)能效果：例如：交流調(diào)速應(yīng)用生產(chǎn)加工制造企業(yè)羅茨風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、水泵類機(jī)械，把原來用擋板、節(jié)流閥控制風(fēng)量、流量方式改為轉(zhuǎn)速控制方式，由于電動(dòng)機(jī)所消耗的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因而能獲得顯著的節(jié)能效果。

　　3.自控式變頻調(diào)速

　　除了利用靜止的變頻裝置給同步電動(dòng)機(jī)提供變頻變壓電源外，自控式變頻調(diào)速與他控式變頻調(diào)速不同之處在于同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有一臺(tái)轉(zhuǎn)了位量檢測器，由它發(fā)出信號(hào)來控制變頻裝置的輸出電壓的頻率。也就是說，自控式中的變頻裝置與他控式中的變頻裝置不向，自控式變頻裝置中的輸出頻率不是獨(dú)立調(diào)節(jié)的，而是由轉(zhuǎn)子位置檢測器控制的。調(diào)速時(shí)，通過改變同步電動(dòng)機(jī)的輸入電壓來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。例如當(dāng)U1減小時(shí)，T減小，打破了原有的平衡，n下降，這時(shí)轉(zhuǎn)了位置檢測器發(fā)出信號(hào)，調(diào)節(jié)變頻裝置的輸出頻率，使人隨之下降，T回升，直到重新出現(xiàn)T＝T2+T0為止，電動(dòng)機(jī)在一個(gè)比原來低的頻率和轉(zhuǎn)速下重新穩(wěn)定運(yùn)行，由于這種電動(dòng)機(jī)的定子頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速始終保持同步，電動(dòng)機(jī)不會(huì)出現(xiàn)失步等問題，這是這種調(diào)速方法重要優(yōu)點(diǎn)之一。

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羅茨風(fēng)機(jī)變頻怎么計(jì)算節(jié)電量：羅茨風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能改造

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)等水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場好評(píng)和認(rèn)可。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷全國各地及東南亞，深受客戶好評(píng)。

　　某卷煙廠除塵房主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)車間機(jī)臺(tái)除塵和煙絲風(fēng)送，由除塵系統(tǒng)和集塵系統(tǒng)組成，系統(tǒng)采用布袋式除塵器，采用集中集塵并由負(fù)壓輸送至壓塵機(jī)處理。其中集塵器的負(fù)壓由兩臺(tái)22KW的羅茨風(fēng)機(jī)提供，一臺(tái)用于制絲線集塵，一臺(tái)用于卷包線集塵。原風(fēng)機(jī)額定功率的設(shè)計(jì)選型是根據(jù)工藝的最大流量來選擇的，按當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)思路，風(fēng)機(jī)的選型一般在滿足工藝負(fù)荷工作條件下還要增加一定的裕量。但實(shí)際運(yùn)行中，工藝的運(yùn)行參數(shù)隨各種因素而發(fā)生變化，往往實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷要比設(shè)計(jì)的最大流量小得多，造成能源浪費(fèi)的情況。

　　二、問題的提出

　　根據(jù)本系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，羅茨風(fēng)機(jī)實(shí)際使用的功率也僅為額定功率的70%–75%左右。，即所消耗的電能有20%～25%被浪費(fèi)掉。因此，對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造有著顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效應(yīng)。

　　三、節(jié)能改造方法的確定

　　羅茨風(fēng)機(jī)屬容積回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)，其工作特點(diǎn)是當(dāng)轉(zhuǎn)速一定而壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時(shí)，流量的變動(dòng)甚微，轉(zhuǎn)速和流量之間保持正比的關(guān)系。采用旁路調(diào)節(jié)法不能改變羅茨鼓風(fēng)機(jī)的吸氣量，所以風(fēng)機(jī)始終在滿負(fù)荷下運(yùn)行，無法節(jié)能。而改變轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)吸氣量發(fā)生變化，其功率消耗也隨之改變。所以，對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變速調(diào)節(jié)就可達(dá)到節(jié)能的目的，而調(diào)速方法也較多。若改為變頻調(diào)速方式調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，即能減少風(fēng)機(jī)電耗的浪費(fèi)。

　　一）羅茨鼓風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速工作特性

　　1、流量特性

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)的理論流量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系式為

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量為

　　由式（1）和式（2）可知，對(duì)每一臺(tái)具體的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，其葉輪外徑、長度和面積利用系數(shù)都是一個(gè)定值，當(dāng)可忽略容積效率的變化時(shí)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的流量正比于轉(zhuǎn)速。

　　2、功率特性

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率為

　　由式（1）和式（3）可知，當(dāng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，其軸功率與轉(zhuǎn)速成正比。

　　3、 轉(zhuǎn)矩特性

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為

　　由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速成正比，因此由式（1）可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩不變，即羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。

　　二）變頻調(diào)速的工作原理

　　變頻器調(diào)速的原理是將交流順變成直流，平滑濾波后再經(jīng)過逆變回路，將直流變成不同頻率的交流電，使電機(jī)獲得無級(jí)調(diào)速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機(jī)的輸出軸功率。

　　羅茨風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用交流三相異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速與電源頻率的關(guān)系為[3]

　　由式（1）可知，轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。因此，決定采用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，不但可達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)也可提高裝置的自動(dòng)控制水平。

　　四、羅茨風(fēng)機(jī)的變頻改造

　　一）、硬件設(shè)計(jì)

　　1、變頻器的選用

　　根據(jù)電機(jī)容量，選用丹佛斯FC300變頻器。

　　丹佛斯FC300系列變頻器的優(yōu)點(diǎn)：

　?。?） 調(diào)速范圍廣，機(jī)械特性硬，精度高，運(yùn)行可靠；

　?。?） 磁通―電流控制（FCC）功能改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，并且優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的控制；

　?。?） 控制不同的負(fù)載，具有相應(yīng)的V/F特性；

　?。?） 變頻器的PID調(diào)節(jié)器具有較高的品質(zhì)（參數(shù)自整定）可用于簡單的過程控制；

　?。?） 快速電流限制功能（FCL），避免運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；

　?。?）可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過壓、欠壓、過熱等功能。

　　2、變頻器控制與調(diào)節(jié)

　　變頻器可通過在控制柜門“遠(yuǎn)程/本地”開關(guān)的切換實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程控制”與“本地控制”?！斑h(yuǎn)程控制”是在主控室內(nèi)上位機(jī)與變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，操作人員可通過觸摸屏的畫面對(duì)風(fēng)機(jī)和變頻器的工作電流、頻率、轉(zhuǎn)速以及啟動(dòng)、停止、故障等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)操作人員根據(jù)工藝或外界條件的變化，通過改變變頻器的頻率來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。

　　另外，在風(fēng)機(jī)房內(nèi)還裝有一個(gè)本地控制的機(jī)旁操作箱，在風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)可在電機(jī)旁進(jìn)行操作。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，在變頻器出現(xiàn)故障后，可將故障變頻器通過旁路柜隔離，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)可切換為工頻運(yùn)行或啟、停控制。

　　二）、PLC與變頻器通訊的實(shí)現(xiàn)

　　原除塵系統(tǒng)的配置為：1套PLC主站（S7-300，315-2DP），1個(gè)MP 270觸摸屏，現(xiàn)將兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)的Danfoss FC300變頻器通過現(xiàn)有的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行PLC和變頻器的通訊，變頻器通過PROFIBUS-DP來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟/停和調(diào)速控制，并把變頻器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)通過PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)輸送并顯示在觸摸屏MP 270，從而達(dá)到對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的運(yùn)行控制目的。

　　五、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行效果

　　一）系統(tǒng)改造后的調(diào)試

　　完成羅茨風(fēng)機(jī)變頻器改進(jìn)安裝后，并投入系統(tǒng)運(yùn)行前的調(diào)試，目的主要是檢查所選擇的變頻器性能、改進(jìn)方案的功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。經(jīng)調(diào)試，變頻器性能運(yùn)行非常穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　二）運(yùn)行效果

　　變頻器經(jīng)過一個(gè)月試運(yùn)行及投入正常使用后，從實(shí)際運(yùn)行來看，變頻運(yùn)行狀態(tài)比較穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。設(shè)備方面由于變頻具有軟啟動(dòng)功能避免了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊損害，轉(zhuǎn)速的降低，對(duì)風(fēng)機(jī)的葉輪、軸承等壽命得以延長，設(shè)備運(yùn)行狀況良好。

　　1、節(jié)能效益

　　制絲集塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行實(shí)際工頻大約為42HZ，工作電流為32A；卷包集塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行實(shí)際工頻大約為40HZ，工作電流為34A。

　　根據(jù)測定數(shù)據(jù)可計(jì)算有功功率，其公式：P=1.732×U×I×cosα

　　改造前：P1=1.732IV cosα=1.732×380×45×0.85=25.17kW

　　制絲集塵改造后：P2=1.732×380×32×0.85=17.90KW

　　卷包集塵改造后：P3=1.732×380×34×0.85=19.02KW

　　每小時(shí)節(jié)電P節(jié)約=2× P1- P2- P3=13.43kW

　　車間每天兩班生產(chǎn)，工作時(shí)間16小時(shí)，一個(gè)月生產(chǎn)天數(shù)20天，一個(gè)月可節(jié)約電能4296.47 kW。

　　2、設(shè)備影響

　?。?） 避免了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊損害及對(duì)電網(wǎng)的沖擊；

　?。?） 提高了羅茨風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制能力；

　　（3） 減少了羅茨風(fēng)機(jī)及其消聲器等的機(jī)械振動(dòng)、噪聲和沖擊；

　?。?） 由于轉(zhuǎn)速的降低，羅茨風(fēng)機(jī)的葉輪、軸承等壽命得以延長。

　　六、結(jié)束語

　　變頻器控制技術(shù)用于羅茨風(fēng)機(jī)控制達(dá)到顯著的節(jié)電效果，提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

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